新一代自动测试总线标准AXIe(advanced TCA extensions for instrumentation)具有设计空间大、传输速率高、兼容性强、功率大和散热强等优势,可以满足高性能模块化仪器的开发需求。高速数据采集技术在测试系统中发挥重要作用,广泛应用于雷达通信、电子测量等领域。本文将AXIe总线架构和高速数据采集技术相结合,在研究基于AXIe总线的高速数据采集传输接口技术的基础上,完成基于AXIe总线的高速数据采集设计。首先,研究了时间交织采样方法的关键技术,采用两片ADC研制双通道时间交织采样模块,并设计信号调理电路提高采样系统的抗干扰能力。针对时间交织数据采样引起的相位适配问题,本文选用专用时钟芯片设计时钟系统,产生低抖动且相位可调时钟信号,提高两路ADC采样时钟的精度。其次,为了方便系统对采样波形的还原和存储,本文使用FPGA对两路采样数据进行处理,包括跨时钟域处理、添加包头、时钟同步和数据拼接。针对数据采集模块和数据发送模块间速率不匹配问题,设计了大容量数据缓存模块,防止采样数据的丢失和误传。针对FPGA自带DDR3 IP核接口复杂,且读写麻烦,读命令和写命令共用一组控制总线的问题。本文在原有IP核的基础上添加读写控制模块简化读写时序,添加FIFO模块增强缓存模块连续读写能力,引入读写仲裁模块分时复用控制总线,避免读写冲突。最后,通过AXIe的PCI Express接口作为传输通道,采用PCIe 2.0四通道模式提高传输带宽。针对FPGA端和PC端通过PCIe接口通信,协议实现复杂和实际带宽利用率低的问题,本文采用RIFFA(PC端和FPGA端通过PCIe实现通信的架构)实现数据传输模块的设计,PCIe总线协议由FPGA直接调用IP核实现。本文使用Xilinx KC705开发平台和两路ADC采样板卡组成验证平台,采用FPGA集成开发工具嵌入式逻辑分析仪(ILA)作为验证工具。通过标准正弦信号作为被测信号,完成数据采集模块、数据缓存模块和数据传输模块以及整体系统的验证工作。结果表明,该接口模块可以实现时间交织采样功能,完成数据的高数缓存和传输,可用于AXIe仪器模块的开发,在自动测试领域有一定的实用价值。